Vers des batteries alcaline-chlore stockant 6 fois plus d'énergie que celles du marché

01 septembre 2021 à 15h40
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Prototype de batterie au Sodium-chlore à l'université de stanford
Prototype de batterie au Sodium-Chlore - Crédit : Guanzhou Zhu

Une équipe internationale de chercheurs menée par Stanford a créé des modèles de piles rechargeables. Celles-ci sont capables de stocker six fois plus d'énergie que les batteries commercialisées actuellement.

Si les principes détaillés de l’avancée technologique sont publiés dans un article du journal Nature, la découverte repose sur un heureux hasard. À l'origine, les recherches s’orientaient vers l’amélioration de la capacité des batteries utilisant le chlorure de lithium-thionyle inventées dans les années 70.

Comment ces piles ultras performantes fonctionnent-elles ?

Concrètement, qu'est-ce que c'est ? Ces piles de chlore de métaux alcalins (lithium, sodium, potassium, etc.) correspondent à un dérivé des piles traditionnellement utilisées dans le commerce. La différence entre les piles rechargeables et les autres relèvent des procédés chimiques. Sur les piles dites jetables, comme c'était le cas jusqu'ici, le chlorure est trop réactif pour supporter des recharges efficientes et permettre le réemploi d’un électron.

La grande avancée s’est produite en formant l’électrode à l’aide d’un matériau en carbone issu de l’Université Chung Cheng de Taïwan. La structure du matériau est composée d’une myriade de nanosphères constituées de micros pores agissant comme des éponges. Les molécules de chlore y sont capturées en attendant une reconversion ultérieure.

« Une batterie rechargeable fonctionne comme un rocking-chair. On la pousse dans un sens puis elle revient quand on y ajoute de l’électricité. Ce que nous avons ici est comparable à une très grande amplitude de chaise à bascule », explique Hongjie Dai, professeur de chimie à l’Université de Stanford.

Une heureuse découverte aux nombreuses perspectives

À l’instar du micro-ondes ou des antibiotiques, parfois, les avancées scientifiques sont le fruit d’un peu de chance. Dans le cas de ces piles ultra performantes, Hongjie Dai et Guanzhou Zhu menaient des recherches pour améliorer les batteries à usage unique utilisant le chlorure de thionyle.

C’est lors de leurs premières expériences avec du chlore et du chlorure de sodium que les chercheurs de Stanford ont observé une conversion chimique stabilisée. « La molécule de chlore est capturée et protégée dans les micros pores des nanosphères du carbone quand la batterie est chargée. Puis quand la batterie est drainée ou déchargée, il est possible de convertir le chlore en sel de table (NaCl) et de répéter le processus. Nous pouvons actuellement répéter le cycle 200 fois avec une belle marge de progression », ajoute Guanzhou Zhu, doctorant en chimie.

Si l’on est loin des 1 000 ou 2 000 cycles de recharge des standards actuels, ce nouveau composé chimique permettrait de faire passer l’autonomie d’une voiture de 600 à 3 600 kilomètres ou de réduire considérablement le poids et la place prise par les batteries.

Plus encore, et en glissant un pied dans la science-fiction, cette technologie ne rebat-elle pas toutes les cartes de la mobilité technologique jusqu’au voyage spatial, ainsi que la manière dont Blue Origin et SpaceX se départagent l’approche du ravitaillement énergétique ?

Sources : Nature , Techxplore

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